通孔电路板基材的影响

电路板多层板之回焊与多层板TCT试验，两者对于通孔可靠度都会呈现劣化的效应，其主要原因当然是板材Z轴CTE远超过铜壁CTE之所致，是故降低板材橡胶态2Z轴之CTE，已成为刻不容缓的首要任务。但单纯提高壋浼罶ilica的比率（例如占树脂重量比的20%），也必定还会出现其他不良的后遗症，是故全面推广Filler之量产板材，还有待进一步观察。

表1、四种基材板之性能参数

一、讨论

●下图1三种PN硬化的板材，先经有铅与无铅各两次回焊折磨后再进行TCT试验，以观察板材与通孔可靠度两者间的关系。其中以有壋浼恋腗NF2板材之最终成绩最好，但MNF2在两种强热中所呈现Tg以上的CTE/Z却不是最低者。而MNF1虽为三种板材中通孔可靠度表现最差的板材，但其α2的却也不是最大者。看来似乎板材α2-CTE与通孔可靠度两者间似乎并无直接的关系。其中是否又因镀铜层延伸率的参与则不得而知。

●下图2仍为三种PN硬化的电路板，但却先经有铅与无铅全数〈6次）回焊的折磨，然后再进行通孔可靠度的TC试验。但仍以题MNF2电路板在通孔可靠度方面的成绩最好，其次才轮到高Tg与总体性CTE/Z最低的HN板。而成绩最差的仍然是MNF1电路板，其总体表现与前者相同。

●下图3除了上述三种型板材外，也加入了Dicy硬化的FR-4进行对比，结果当然最差者就是标淮型FR-4的板材。不过目前多家CCL业者正在开发一种中度Tg ，PN硬化，与重量比10%以上Silica壋浼粒可明显降低α2-CTE）的FR-4板材，希望能适应各种无铅回焊而不再爆板。

图1、此为三种板材所做之通孔电路板，先经各两次有铅与无铅回焊之预先考验，再进行通孔可靠度之TCT试验，所得三种电路板失效之循环次数与失效比率之对照情形。

图2、此为三种板材的通孔电路板，先经有铅与无铅各一次回焊之考验，

再进行通孔可靠度之TCT试验，所得三种电路板失效循环次数与失效比率之对照情形。

图3、此为四种板材所製做的通孔电路板，先经有铅与无铅回焊之折磨各5次，然后再进行TCT通孔可靠度试验，图中为四种电路板各自失效之循环次数与失效比率之对照情形。

图4、左图为"菊链"的外观，右图为厚双面菊链佈局的电路板，经由X光透视所见到众多通孔与孔环互连的画面。至于多层板的逐孔与逐层孔环的互连情形，当然就更为复杂。

图5、左图为MNF2电路板，先经6次无铅回焊的折磨，再进行air to air的TC试验，直到做完1096的循环次数时，才首度出现失效的徵兆（电阻值超过10%）而已。从其切片中可发现，立部份铜壁之断裂多半集中在玻织束附近。右图为厚铜板经无铅焊接后，系笔者以FA级的微切片法，在放大400倍暗视野中所见Thin core到与PP之间的微裂情形。 

二、总结

电路板厂家中的电路板欲通过无铅焊接的考验，确实是工程浩大前所未见，目前下游客户倾向要求出货的多层板，其耐强热品质须首先通过峰温为260℃的回焊5-9次之多。其次还要求通孔的可靠度，至少不得劣于先前的锡铅焊接。

从上述众多试验可知，Dicy硬化的FR-4已确实无法通过无铅焊接强大热应力的考验，而Dicy硬化型的FR-4则有机会壊勾硕慰杖薄５玃CB本身製程的改善，PCB迭构的设计，组装者回焊机组与回焊曲线两者之最佳化，也都扮演了极重要的角色。

经由air to air长时间TCT试验的结果可知，通孔长期可靠度确与其回焊峰温以及回焊次数，存在著密切的因果关系。回焊峰温太高次数过多的确会伤及板材与通孔，不过板材的CTE/Z与TCT失效两者之关系尚不明确，有待进一步澄清。